67695

Передатчик судовой подвижной службы, предназначенный для связи береговых служб с морскими судами и между судами

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рассчитать передатчик судовой подвижной службы, рассчитанный для связи береговых служб с морскими судами и между судами. Максимальная мощность сигнала в антенне (Pa) – 1500 Вт. Диапазон рабочих частот 0.4-5 МГц Нагрузка – несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом.

Русский

2014-09-13

301.27 KB

6 чел.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра Радиоэлектронные средства защиты информации

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Устройства генерирования и формирования сигналов

Тема: Передатчик судовой подвижной службы, предназначенный для связи береговых служб с морскими судами и между судами

Выполнил студент гр. 3097/2           (подпись)                                          А.В.Райников

Руководитель                                     (подпись)                                          А.М.Марков

                                                                                                               «11» июня2013 г.

Санкт-Петербург

2013

Содержание

1. Техническое задание…………………………………………………………………….3стр.

2. Оконечный каскад……………………………………………………………………….4стр.

3. Выходная колебательная система ..…………………………………………………….7стр.

4. Предоконечный каскад………………………………………………………………….12стр.

5.Опорный генератор возбудителя. Кварцевый автогенератор………………………...14стр.

6. Принципиальная схема устройства…………………………………………………….18стр.

7. Список использованной литературы…………………………………………………...19стр.


Техническое задание

Рассчитать передатчик судовой подвижной службы, рассчитанный для связи береговых служб с морскими судами и между судами.

•    Максимальная мощность сигнала в антенне (Pa) – 1500 Вт.

•    Диапазон рабочих частот 0.4-5 МГц

•    Нагрузка – несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом. КПД фидера равен 0.95, КПД антенны равен 0.9.

•    Модуляция – R3E – однополосная телефония с ослабленной несущей.

•    В возбудителе содержится синтезатор с шагом рабочих частот – 100 кГц.

•    Мощность допустимых излучений на высших гармониках несущей частоты – 50 мВт.

Порядок расчета:

•    Опорный генератор возбудителя – кварцевый автогенератор (рассчитать на частоту 1.5 МГц). Однополосная модуляция реализуется методом многократной балансной модуляции. Выходная мощность возбудителя равна менее 0.01 Вт.

•   Оконечный каскад – однотактный усилитель на тетроде. Предоконечный каскад – однотактный транзисторный усилитель.

•    Цепь связи оконечного каскада с предоконечным – не перестраиваемая на длинных линиях.

•    Выходная колебательная система (ВКС) представляет собой перестраиваемый согласующий фильтр.

•    Принципиальная схема устройства.


  1.  Оконечный каскад.

Оконечный каскад – однотактный усилитель на тетроде.

Выбираем тетрод из расчёта на мощность,  большую той, которую тетрод должен отдавать.(P1>Pколеб).

Вт, где ηкк=0.95, ηант=0.9, ηф=0.95, ηсу=0.95.

Выберем тетрод ГУ-73Б -генераторный тетрод для усиления однополосного сигнала на частотах до 250МГц. Оформление-металлокерамическое, с кольцевыми выводами электродов.

Его характеристики:

fmax=250 МГц

Pа_доп=2.5 кВт

Рмакс= 4 кВт

Еа макс = 3.2кВ

Ес2_доп= 0.3 кВ

Uн = 27 В

Iн = 4.6 А

Спроходн. = 0.2 пФ

Свых. = 23 пФ

Свх. = 155 пФ

S = 92.5 мА/В

k = 0.35

D = 0.003

|Ec0| = 20В

Режим работы – недонапряженный, класс В (θ=90ᵒ).

Расчет генератора проводится при заданной мощности сигнала в антенне Pант = 1500 Вт


Порядок расчёта ГВВ на тетроде:

Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов с углом отсечки θ:

         

       

      

           

  1.  Напряжение отсечки:

Ес = - 50В

  1.  Анодное напряжение:

В.

Примем ближайшее табличное значение Еа = 3000 В.

  1.  Коэффициент использования анодного напряжения:

  1.  Амплитуда напряжения на аноде:

В

  1.  Амплитуда первой гармоники анодного тока:

А

  1.  Постоянная составляющая анодного тока:  

А

  1.  Максимальный ток на аноде:

А

  1.  Мощность, потребляемая анодной цепью:

Вт

  1.  Мощность, рассеиваемая  на аноде. Значение мощности не должно превышать допустимого:

Вт

Pанод<Pa_доп.= 2.5 кВт

  1.  Коэффициент полезного действия анодной цепи при номинальной нагрузке:

  1.  Сопротивление анодной нагрузки:

Ом


  1.  Амплитуда напряжениявозбуждения:

В

  1.  Напряжение смещения:

В

  1.  Минимальное напряжение на сеткедолжно быть не меньше допустимого:

>ec_min_доп. = -150 В

  1.  Максимальное напряжение на сетке:

В


Следовательно, ток сетки ic = 0, значит надо ставить резистор, который будет обеспечивать коэффициент усиления по мощности Кр = 30. Тогда:

Входная мощность:

Вт

Дополнительный резистор:

Ом

Рассчитаем значение неравномерности на входе тетрода для средней частоты диапазона:

Сс1к = 190 пФ, fs = 2.7*106Гц, ωs = 1.696*107Гц.

Ом

Оценим влияние входной емкости через коэффициент неравномерности:


Так как значение коэффициента неравномерности мало, следовательно, входная емкость не влияет на параметры схемы.

Рис.1 Оконечный каскад – однотактный ГВВ на тетроде

2. Выходная колебательная система.

По условию ВКС представляет собой перестраиваемый фильтр, расчет  производится на средней частоте – fs = 2.7 МГц.

1. Расчет С1’, L2, C3.

Цепь должна обеспечивать согласование Z(ωs) = Rэ

Rэ = 2187 Ом,   Свых = 22.5 пФ,    Wф = 75 Ом.

Зададимся значением добротности: Q=10.

Выбор значения добротности был произведен с учетом двух условий:

1. Ограниченность реального диаметра провода:

<dmax = 5 мм.

2.  Условие Q>ωs*Cвых*Rэ

При Q=10 все условия выполнены.

Рассчитаем значение С1:

Ф

Ф                              

   

   

Проверка:

Учтем потери в катушке L2:

добротность

Z(ωs) = Rэ, следовательно, расчет выполнен верно.

2. Расчет сопротивления антенны:

Скорость света: С=3*108 м/с, длина антенны: lант = 1.5 м, диаметр: а = 0.3 мм


Т.к. k*lант много меньше единицы, то можно использовать упрощенные формулы:


3. Расчет элементов согласующего устройства (W=75Ом – волновое сопротивление фидера):

Добротность катушки Ls:,

тогда

Сделаем перерасчет элементов с учетом потерь в индуктивности

Проверка ( расчет сопротивления согласующего устройства) :

Можно сделать вывод, что номиналы элементов согласующего устройства вычислены верно.

Найдем входное сопротивление фидера (lф=1м – длина фидера, ε = 4):

Полное сопротивление согласующего устройства на удвоенной частоте (2fs):

Полное сопротивление на входе фидера на удвоенной частоте (2fs):

Рассчитаем полное сопротивление ВКС:

Полное сопротивление ВКС на удвоенной частоте (2fs):


Полное сопротивление ВКС на утроенной частоте (3
fs):

4. Рассчет мощности, отдаваемой активным элементом на высших гармониках:

    

P2= 42 мВт <Pnдоп = 50 мВт

Учет потерь в L2 при расчете КПД ВКС:

   , где

.

Тогда.

Рис. 2. Выходная колебательная система (расчет на средней частоте диапазона fs = 2.7 МГц).


3. Предоконечный каскад.

Предоконечный каскад  - однотактный транзисторный усилитель.

Положим ηцс = 0.98.

Входная мощность оконечного каскада равна выходной мощности предоконечного каскада:

PвхОК=64.797 Вт

Тогда мощность, которую должен отдавать БТ в свою нагрузку:

Вт

Выберем биполярный транзистор 2Т9131А

Его характеристики:

rнас=0.1 Ом

h21>10

fт=100 МГц

Ск=800 пФ

Сэ=10000 пФ

Eк_доп=50 В

Ебэ_доп=4 В

F=1.5 – 30 МГц

Режим работы – граничный, классА(θ=90ᵒ).

  1.  Напряжение коллекторного питания:

В

  1.  Амплитуда напряжений первой гармоники на коллекторе:  

В

  1.  Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:  

А

  1.  Постоянная составляющая коллекторного тока:

А


  1.  Максимальный коллекторный ток:

А<Iк_max_доп = 40 А

Вт

  1.  Максимальная мощность, потребляемая от источника питания:
  2.  КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке:

  1.  Промышленный КПД:

  1.  Максимально рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:

Вт

Ом  =  Rвх_Ок=5.066, следовательно, ЦС можно не ставить.

  1.  Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки для транзистора:
  2.  Рассчитаем значение неравномерности для средней частоты диапазона:

Ск = 800 пФ, fs = 2.7*106Гц, ωs = 1.696*107Гц.

Оценим влияние входной емкости через коэффициент неравномерности:


Z(w) должно быть равно Rэпок с неравномерностью КБВ>0.895

Рассчитаем значения КБВ:

     

Все условия выполнены, следовательно, все расчеты произведены верно.

Рис.3 Предоконечный каскад – однотактный транзисторный усилитель.

4. Опорный генератор возбудителя. Кварцевый автогенератор.

Рис.6 Кварцевый автогенератор.


Для расчётов был выбран биполярный транзистор ГТ311. Его характеристики:

fт=550 МГц

Sгр= 0.05 А/В

β0= 50

Eб0= 0.25 В

Ск = 3 пФ

rб = 60 Ом

Uкдоп= 12 В

Uб-эдоп= 2 В

iкдоп= 0.05 А

Pк доп = 0.15 В

  1.  Амплитуда импульса коллекторного тока:

А

  1.  Угол отсечки коллекторного тока возьмём θ=80град. Тогда:

α0=0.285

α1=0.472

Определим крутизну по приближенной формуле:

Граничная частота транзистора по крутизне:

 

Гц

Средняя крутизна по первой гармонике:

где S0-значение крутизны на низких гармониках

Фазовый угол средней крутизны:


  1.  Первая гармоника коллекторного тока:

А

  1.  Выбираем кварцевый резонатор со следующими параметрами:

fкв = 1.499972 МГц

Rкв = 270 Ом

Qкв = 30*103

С0= 5 пФ

Pкв=0.5 мВт


Расчет элементов колебательной системы:

  1.  Обобщённая расстройка:

  1.  Реактивное сопротивление кварцевого резонатора на частоте генерации:

Ом

  1.  Полное реактивное сопротивление ветви контура:

Ом

  1.  Вычислим произведение:

  1.  Амплитуда первой гармоники тока через кварцевый резонатор:

А

  1.  Амплитуда первой гармоники напряжения на базе транзистора:

В

  1.  Сопротивление конденсатора С2:

Ом

  1.  Сопротивление конденсатора С1:

Ом

  1.  Сопротивление конденсатора С3:

Ом

  1.  Ёмкости конденсаторов колебательной системы:

Ф

Ф

Ф


Расчет режима работы транзистора:

  1.  Амплитуда напряжения на коллекторе:

В

  1.  Постоянное напряжение на коллекторе транзистора:

В

  1.  Проверка недонапряженного режима работы:

В

  1.  Модуль эквивалентного сопротивления колебательного контура:

Ом

  1.  Мощность потребляемая транзистором от источника коллекторного напряжения:

Вт

  1.  Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Вт

  1.  Выходная мощность АГ:

Вт

  1.  Коэффициент полезного действия транзистора:

  1.  Постоянная составляющая тока базы:

А

  1.  Напряжение смещения на базе:

В

Расчет элементов цепей питания

  1.  Индуктивность дросселя в цепи коллекторного питания:

Гн

  1.  Сопротивление в эмиттерной цепи Rэ:

Ом

  1.  Напряжение источника коллекторного питания:

В

Расчет цепи базового питания транзистора:

  1.  Сопротивление базового делителя:

35*X2<Rд< 5*Rэ

Возьмем Rд=3325 Ом, тогда

Ом

Ом

  1.  Расчет емкости блокировочного конденсатора Сэ:

Ф

5. Принципиальная схема передатчика:

Список использованной литературы:

  1.  В.В. Шахгильдян «Проектирование радиопередатчиков» - Москва, «Радио и связь», 2003г.
  2.  В.В. Шахгильдян «Радиопередающие устройства» - Москва, «Радио и связь», 1990г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5181. Генетика и биополитический конфликт в 20 веке. Евгеника 50.5 KB
  Евгеника В 1883 году англичанин Фрэнсис Гальтон – кузен Чарльза Дарвина - заложил основы евгеники. Он считал, что большинство признаков у человека являются наследственными, и их можно улучшить путём контролируемых браков. В позитивной гене...
5182. Генетика и человек 241.5 KB
  Почему люди интересуются генетикой? Люди интересуются генетикой давно, правда, не всегда они называли вопросы наследования определенных признаков генетикой. Проще говоря, издревле человека интересовало, почему дети, как правило, похожи на своих роди...
5183. Генетика и эволюция. строение митотической хромосомы. Типы хромосом... 228.5 KB
  Строение митотической хромосомы. Типы хромосом, их число, размер. Кариотип и гиограмма. Хромосомы человека. Денверская классификация хромосом человека. В области первичной перетяжки располагается центромера – это пластинчатая структура, имею...
5185. Моногібридне та аналізуюче схрещування. Дигібридне схрещування. Інші лабораторні роботи 669.3 KB
  Моногібридне та аналізуюче схрещування. Дигібридне схрещування. Полігібридне схрещування. Взаємодія алельних генів. Взаємодія неалельних генів. Генетика статі. Успадкування ознак зчеплених зі статтю...
5186. Предмет генетики та її місце в системі природничих наук 1.24 MB
  Предмет генетики та її місце в системі природничих наук Предмет генетики та її місце в системі природничих наук Основні розділи генетики. Методи генетики. Гібридологічний аналіз, його значення. Історія генетики, її витоки, ет...
5187. Системы скрещивания. Гетерозис. Искусственный отбор 148 KB
  Системы скрещивания. Гетерозис. Искусственный отбор. План лекции: Классификация типов скрещивания. Родственное скрещивание (инбридинг). Неродственное скрещивание (аутбридинг). Отдаленная гибридизация...
5188. Генетика. Биоэкология. Методологические основы генетики. Курс лекций 644.5 KB
  Лекция 1. Методологические основы генетики Предмет генетики Понятие о наследственности и изменчивости Методы генетических исследований Значение генетики для практики Современные проблемы генетики Предмет генетики. Возра...
5189. Предмет і завдання медичної генетики. Роль спадковості в патології людини 150 KB
  Предмет і завдання медичної генетики. Роль спадковості в патології людини Предмет та завдання медичної генетики. Значення генетики для медицини. Питома вага природженої та спадкової патології у структурі захворюваності й смертності...